Ученые из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) планируют использовать искусственный интеллект для предсказывания силы надвигающихся ураганов. Цель специалистов агентства — спрогнозировать, насколько сильным может стать ураган в течение 24 часов.
Ураганы делятся на пять категорий по шкале Саффира—Симпсона в зависимости от скорости ветра. Иногда — например, в случае с ураганом Патрисия в октябре 2015 года — сила шторма за короткое время меняется с первой категории (скорость ветра 120—150 км/ч) на пятую (более 250 км/ч). Возможность заранее предсказать это изменение поможет властям и жителям попавшего под влияние погоды региона своевременно подготовиться.
NASA надеется, что после обучения особенностям различных ураганов ИИ агентства сможет предсказать силу бури, что позволит создать более точную систему прогнозирования погоды. Для обучения системы команда ученых использовала IBM Watson Studio.
«Прогноз урагана состоит из двух частей: предсказывание места и интенсивности. Сегодня синоптики очень хорошо умеют предсказывать, где ураган обрушится на сушу. Но прогнозирование его силы по-прежнему доставляет проблемы, потому что этот показатель зависит от окружающей среды, а также от того, что происходит внутри самого урагана. Такие параметры, как интенсивность дождя или скорость движения воздуха по вертикали, измерить достаточно сложно. Также трудно определить, какие внутренние характеристики приводят к быстрому усилению бури», — рассказали в агентстве.
Специалисты проанализировали данные с различных спутников, описывающие количество осадков, скорость ветра и другие свойства ураганов, собранные за годы наблюдений. Они выяснили, что характеристика, которая наиболее точно может предсказать силу тропического шторма, — это количество осадков внутри урагана.
«Хорошим индикатором того, как сила урагана изменится в течение следующих 24 часов, является интенсивность осадков внутри ядра шторма — области в радиусе 100 км от стены глаза урагана. Чем сильнее дождь внутри урагана, тем больше вероятность того, что шторм усилится», — отметили в космическом агентстве.
Также ИИ опирается на концентрацию водяного льда в облаках и температуру воздуха. Команда обучила свою модель на ураганах, случившихся в течение десяти лет — с 1998 по 2008 год, — а затем проверила её на ураганах с 2009 по 2014 год. Чтобы увидеть, насколько точна была их модель, учёные сравнили свои результаты с реальными прогнозами, которые делал Национальный центр ураганов в то же время. Оказалось, что чем значительнее вырастала за сутки мощность урагана, тем точнее был прогноз ИИ.
«Для ураганов, скорость ветра которых увеличилась как минимум на 56 км/ч в течение 24 часов, модель показывала на 60% более точные прогнозы, чем у Национального центра ураганов, — заявили в NASA. — Но в случае с ураганами, чья скорость выросла на минимум 64 км/ч в течение 24 часов, новая модель превзошла оперативную вдвое».
Теперь учёные планируют использовать свою систему в Национальном центре ураганов при составлении реальных прогнозов. ИИ протестируют на штормах в течение текущего сезона ураганов и оценят его эффективность. В будущем в NASA планируют повторно проанализировать спутниковые данные и найти дополнительные характеристики ураганов, которые помогут улучшить работу системы.
